港口起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)安全制動(dòng)器應(yīng)用的相關(guān)建議

李靜 李益琴

隨著港口起重機(jī)工作級(jí)別和裝卸效率的提高，起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的使用頻率增加，起重機(jī)在吊運(yùn)作業(yè)過程中的頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)對(duì)制動(dòng)器的安全性能提出較高要求。我國(guó)現(xiàn)行的起重機(jī)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要對(duì)工作制動(dòng)器的設(shè)置和安全系數(shù)作出規(guī)定，而對(duì)安全制動(dòng)器的規(guī)定相對(duì)缺乏。本文在比較國(guó)內(nèi)外起重機(jī)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器規(guī)定的基礎(chǔ)上，對(duì)安全制動(dòng)器的應(yīng)用提出相關(guān)建議。

1 我國(guó)起重機(jī)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的規(guī)定

1.1 GB/T 3811―2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》

（1）起升機(jī)構(gòu)每套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置至少應(yīng)裝設(shè)1個(gè)支持制動(dòng)器；對(duì)于吊運(yùn)液態(tài)金屬及其他危險(xiǎn)物品的起升機(jī)構(gòu)，其每套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置至少應(yīng)裝設(shè)2個(gè)支持制動(dòng)器。

（2）在對(duì)安全性要求特別高的起升機(jī)構(gòu)中，為防止因起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置損壞而引發(fā)安全事故，應(yīng)在鋼絲繩卷筒上裝設(shè)機(jī)械式制動(dòng)器用于安全制動(dòng)。此安全制動(dòng)器在機(jī)構(gòu)失效或傳動(dòng)裝置損壞導(dǎo)致物品超速下降的情況下且下降速度達(dá)到額定速度的1.5倍前自動(dòng)起作用。

1.2 TSG Q0002―2008《起重機(jī)械安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程――橋式起重機(jī)》

（1）吊運(yùn)熔融金屬或發(fā)生事故后可能造成重大危險(xiǎn)或損失的起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)，其每套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須設(shè)置2個(gè)獨(dú)立的工作制動(dòng)器（即支持制動(dòng)器）。

（2）采用電動(dòng)葫蘆作為起升機(jī)構(gòu)吊運(yùn)熔融金屬的起重機(jī)，其制動(dòng)器的設(shè)置應(yīng)當(dāng)符合以下要求：①當(dāng)額定起升質(zhì)量大于時(shí)，電動(dòng)葫蘆除設(shè)置1個(gè)工作制動(dòng)器外，還必須設(shè)置1個(gè)安全制動(dòng)器，安全制動(dòng)器應(yīng)當(dāng)設(shè)置在電動(dòng)葫蘆的低速級(jí)上，當(dāng)工作制動(dòng)器失靈或傳動(dòng)部件破斷時(shí)，能夠可靠地支持住額定載荷；②當(dāng)額定起升質(zhì)量小于或等于時(shí)，電動(dòng)葫蘆除設(shè)置工作制動(dòng)器外，也宜在低速級(jí)上設(shè)置安全制動(dòng)器，否則電動(dòng)葫蘆應(yīng)當(dāng)按額定起升質(zhì)量的1.5倍設(shè)計(jì)，或者使用單位選用的起重機(jī)的額定起升質(zhì)量應(yīng)當(dāng)是最大起升質(zhì)量的1.5倍，并且須用起升質(zhì)量標(biāo)志明確許用的最大起升質(zhì)量。

2 國(guó)外起重機(jī)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的規(guī)定

2.1 《歐洲起重機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范》（歐洲搬運(yùn)工程協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)）

（1）起重裝置必須配備自動(dòng)作用的制動(dòng)器，該制動(dòng)器在斷電或起重裝置發(fā)生故障的情況下能夠安全地支持住試驗(yàn)載荷。

（2）搬運(yùn)熔化物質(zhì)的起重裝置應(yīng)有2個(gè)彼此獨(dú)立操作的機(jī)械式制動(dòng)器，且第二個(gè)制動(dòng)器相對(duì)于第一個(gè)制動(dòng)器應(yīng)滯后一段時(shí)間起作用。

（3）在驅(qū)動(dòng)裝置損壞等特別危險(xiǎn)的情況下，第二個(gè)制動(dòng)器應(yīng)作用在繩索卷筒上，對(duì)該制動(dòng)器的控制應(yīng)使其能在荷重下降速度達(dá)到額定下降速度的1.5倍之前自動(dòng)起作用。在此情況下，起重機(jī)的控制裝置應(yīng)包括能觸發(fā)制動(dòng)器的緊急斷電器。

2.2 《高架和龍門起重機(jī)（單梁或多梁頂行橋架、頂行起重機(jī)）》（美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)）

起重機(jī)每套獨(dú)立的起升裝置至少有1個(gè)支持制動(dòng)器。吊運(yùn)液態(tài)金屬的起重機(jī)的每套獨(dú)立的起升裝置應(yīng)安裝2個(gè)支持制動(dòng)器（其中1個(gè)裝在減速器軸上），并應(yīng)外加控制制動(dòng)裝置。若起升裝置有1個(gè)機(jī)械式載重控制器或在喪失動(dòng)力的情況下沿下降方向有實(shí)現(xiàn)緊急制動(dòng)的控制裝置，則僅需1個(gè)支持制動(dòng)器。

2.3 《一般用途的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)高架移動(dòng)式起重機(jī)、半重型移動(dòng)式起重機(jī)和重型移動(dòng)式起重機(jī)規(guī)范》（英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)）

起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)置制動(dòng)器，以便在斷電或發(fā)生事故時(shí)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，并使載荷在任一起升位置保持靜止。

3 起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)安全制動(dòng)器應(yīng)用的相關(guān)建議

通常情況下，起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)只裝設(shè)支持制動(dòng)器，在作業(yè)過程中存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)：首先，支持制動(dòng)器在起升機(jī)構(gòu)中既是重要的工作部件，也是相當(dāng)重要的安全保護(hù)裝置，如果該制動(dòng)器失效，起升機(jī)構(gòu)不僅無法正常停車，而且安全保護(hù)功能也隨之喪失；其次，支持制動(dòng)器的保護(hù)范圍有限，在傳動(dòng)鏈（非高速軸）出現(xiàn)斷軸、斷齒等失效形式的情況下，即使支持制動(dòng)器能夠有效制動(dòng)高速軸，整個(gè)機(jī)構(gòu)仍然會(huì)失去控制，進(jìn)而引發(fā)事故。[1]

在國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中：GB/T 3811―2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》不僅對(duì)支持制動(dòng)器的數(shù)量、安全系數(shù)等作出規(guī)定，而且還提出裝設(shè)安全制動(dòng)器的新要求；此外，JB/T 7688. 5―2012《冶金起重機(jī)技術(shù)條件第5部分：鑄造起重機(jī)》同樣提出裝設(shè)安全制動(dòng)器的要求。國(guó)外相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)大多要求吊運(yùn)熔融金屬及易燃、易爆的化學(xué)品和危險(xiǎn)品的起重機(jī)裝設(shè)安全制動(dòng)器。

安全制動(dòng)器也即卷筒制動(dòng)器，其直接作用在卷筒法蘭上，與整個(gè)傳動(dòng)鏈構(gòu)成并聯(lián)形式，能夠有效提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。在起重機(jī)上增設(shè)安全制動(dòng)器后，卷筒部分就形成完全獨(dú)立的安全制動(dòng)系統(tǒng)，即使在啟動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)軸、減速箱、工作制動(dòng)器均損壞的情況下，卷筒部分的安全制動(dòng)器也能實(shí)現(xiàn)有效的合閘制動(dòng)，從而阻止吊鉤繼續(xù)下滑，防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大。[2]當(dāng)機(jī)構(gòu)正常啟動(dòng)時(shí)，安全制動(dòng)器先打開，支持制動(dòng)器后打開；當(dāng)機(jī)構(gòu)正常制動(dòng)時(shí)，支持制動(dòng)器先制動(dòng)，安全制動(dòng)器延遲至主制動(dòng)器制動(dòng)動(dòng)作完成后再制動(dòng)。

安全制動(dòng)器要實(shí)現(xiàn)有效制動(dòng)，其制動(dòng)力矩應(yīng)大于或等于經(jīng)計(jì)算得到的卷筒制動(dòng)盤所需的制動(dòng)力矩。在實(shí)際應(yīng)用中，安全制動(dòng)器的選型主要參照生產(chǎn)廠家的相關(guān)要求和規(guī)定，或基于卷筒上的力矩乘以一定的安全系數(shù)。目前，國(guó)內(nèi)外起重機(jī)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)安全制動(dòng)器的安全系數(shù)均缺乏明確規(guī)定。對(duì)于安全制動(dòng)器而言，安全系數(shù)過小會(huì)導(dǎo)致其制動(dòng)力矩不足，從而造成安全隱患；但安全系數(shù)也并非越大越好，過大的安全系數(shù)會(huì)導(dǎo)致其制動(dòng)力矩較大，從而對(duì)系統(tǒng)造成沖擊，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)部件損壞。建議相關(guān)科研單位或標(biāo)準(zhǔn)制修訂部門根據(jù)實(shí)際的工程經(jīng)驗(yàn)及安全制動(dòng)器制動(dòng)距離的計(jì)算依據(jù)，在規(guī)范中規(guī)定或推薦科學(xué)、可靠的安全系數(shù)范圍。

按照GB/T 3811―2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，吊運(yùn)液態(tài)金屬及其他危險(xiǎn)物品的起升機(jī)構(gòu)或?qū)Π踩砸筇貏e高的起升機(jī)構(gòu)應(yīng)裝設(shè)安全制動(dòng)器，但其并未明確界定危險(xiǎn)情況或安全級(jí)別。筆者在對(duì)在役港口起重機(jī)的調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)：部分吊運(yùn)重大件的起重機(jī)裝有安全制動(dòng)器；岸橋的起升機(jī)構(gòu)和俯仰機(jī)構(gòu)在裝有2個(gè)支持制動(dòng)器的同時(shí)，還安裝了安全制動(dòng)器?；诎踩蛩氐目紤]，建議相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步細(xì)化裝卸條件和安全級(jí)別，擴(kuò)大安全制動(dòng)器的應(yīng)用范圍，從而提高港口裝卸作業(yè)的安全性，防止重大事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李向東. 起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)多制動(dòng)器設(shè)計(jì)的探討[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2011（2）：1-3.

[2] 包波. 起重機(jī)制動(dòng)器安全性能的探討[J].電力安全技術(shù)，2004，6（1）：24-25.

（編輯：張敏 收稿日期：2016-05-12）